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三、“科学的躯体”

时间:2020-03-05    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

三、科学的躯体

——观察活动和实验活动

  

观察和实验是科学的躯体……概括、学说、假说和理论是科学的灵魂。

——门捷列夫

1902 年,俄国著名生理学家巴甫洛夫进行了一个生理和心理学实验。有

一次,巴甫洛夫看工友喂狗。当工友给狗吃肉片时,狗的口水就流出并滴下

来。由于肉片太少,狗没有吃饱。巴甫洛夫叫饲养员再去拿些肉片。饲养员

走后,狗因没有东西,口水也就不再流出来。不一会,当走廊里传来饲养员

的脚步声时,虽然这条狗还没有看到饲养员,也没有看到他拿着的肉片,但

它竟兴奋起来,嘴里又流出了口水……于是,有一个问题立即在巴甫洛夫的

脑海里出现了:为什么狗只要听到饲养员走来的脚步声就会流口水呢?

这位生理学家陷入了沉思。他推想的结论是:狗已经习惯于随饲养员脚

步声而来的是吃东西,狗的大脑已经把饲养员的脚步声和随之而来的食物联

系起来,这是听觉神经给大脑的信号。狗是这样,人何尝不是如此?就餐前,

饥饿的人只要听到刀、叉、碗、碟的声音,胃就感到难受,便有口水流出来。

这个饲养员的脚步声对狗起同样的效果。如果饲养员的脚步声近了,而不是

别人的脚步声,那么,狗的大脑就会明白这意味着什么,于是大脑发出命令,


胃液和唾液便随之流出。

巴甫洛夫觉得这一发现很重要。为了弄清狗流口水的原因,巴甫洛夫从

狗的颊部开刀,发现狗的口腔里一共有六条唾腺:一对耳下腺,一对下颊腺,

一对舌下腺,都是流口水的。他切断了位于耳朵下面的一条耳下腺,并把这

条腺拉到外面来,使流出的口水不落在嘴中,而流入体外的一个玻璃瓶里;

其余五条唾腺的口水仍旧涌向嘴里。这样对狗的健康并不妨碍,动过手术的

狗也不会感到痛苦。

接着,巴甫洛夫叫人把实验室四周的墙都贴上橡皮,不让狗受到外面声

音的扰乱,而只根据实验的需要让这只狗听某种声音或受某种刺激。

结果发现,无论是脚步声、流水声,或是灯光,或是剃狗的毛,甚至用

火烧烫狗皮,只要同时喂东西给狗吃,双方配合几十回后,都能使狗流出口

水。这就是大脑皮层神经细胞的功能,巴甫洛夫称之为条件反射。他发现,

动物的一切习惯、一切技能,都是一种和大脑皮层神经细胞活动有关的条件

反射,从而为人们揭开大脑的秘密迈出了崭新的一步。

在上述发现过程中,巴甫洛夫开始时是在自然状态下观察并发现了下列

现象:工友用肉片喂狗时,狗的口水流出;待饲养员离开再去取肉片后狗停

止流口水;而在听到饲养员回来的脚步声时,狗又兴奋得流出口水。这种在

自然发生的条件下进行的观察就是科学观察。所谓自然发生的条件是指科学

家在进行观察时不人为地干预、控制、影响自然现象被考察的方面,而让其

保持“庐山真面目”。这也是科学观察活动与科学实验等其他科学实践活动

形式相区分的特点之一。

科学观察是科学实践的一项重要内容,并且是科学实践的一种重要形

式。它是指科学家在一定目的诱导下,在特定的知识背景中,对自然现象在

自然发生的条件下进行的一种主动的考察活动。我们知道,巴甫洛夫是一位

杰出的生理学家和心理学家,具有丰富的生理学知识,这是导致他作出上述

发现的必要条件。如果巴甫洛夫是一位天文学家或力学家,即使观察到上述

现象,他也很难提出“为什么狗只要听到饲养员的脚步声就会流口水”这个

问题。科学观察的目的是为了获取自然现象提供的信息,搜集准确而可靠的

感性材料,以便人们能从中作出某种猜想和推断,为以后的科学实验提供一

定的方向和目的,以达到对自然现象和规律的正确认识。在上面的实例中,

巴甫洛夫从开始时的科学观察作出了大胆的推想:狗的大脑已经把饲养员的

脚步声和随之而来的食物联系起来而流出口水,这是听觉神经给大脑的信

号。

巴甫洛夫为验证自己的推断运用了生理学上的一些物质手段,切断了狗

的耳下腺,并且让狗的进食与某种外界刺激,如脚步声、流水声、灯光,甚

至用火烧烫狗皮等相配合,而主动干预和控制了流口水这一现象,同时还创

造了一个不受外界干扰的特定环境。这种在一系列人工控制、干预的条件下

进行的观察活动和认识活动就是科学实验。

科学实验是科学实践的又一项重要内容,一种重要形式。这是科学家依

据一定的理论或猜测的某种需要,提出实验设计,利用科学仪器和设备,在

人工创造的特殊条件下,通过有步骤地控制或模拟自然现象去认识自然事物

及规律的一种活动。它一般由三部分组成:实验者,一般是科学家;实验手

段,其中包括科学方法、科学仪器和实验装置;实验研究的对象。

科学实验有以下明显的优点:第一,它能够把复杂的自然现象分解成单


个部分,通过干预和控制而排除各种偶然的、次要的因素的干扰,使我们感

兴趣的部分以较纯粹的形态呈现出来,便于我们准确地加以研究。第二,它

能够对那些难以直接控制和研究的过程,如超高压、超高温、超高速、超强

磁场等予以控制,加以研究。第三,它能够采取模拟等手法,把自然界中有

些“转瞬即逝”、一去不复返的现象再现出来。第四,它还可以表现为一种

特殊的形式和类型——思想实验。比如,伽利略关于速率概念的思想实验,

爱因斯坦关于列车闪电般疾驰的思想实验,等等。思想实验虽然是在人的“内

心中”,即思想中做的,但它同样给人以感性特征,与实际的实验室实验归

属同一个家族,在科学史上也往往不加以区分。

总之,科学中的观察活动和实验活动作为重要的科学实践形式构成了科

学发现和科学证明的主要部分,形成了科学家与自然的对话中极其精彩的一

个篇章。

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